CN105463514A - 一种铝电解槽槽况自动巡检方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽槽况自动巡检方法及其装置，它在电解厂房（14）中设有车间内导航线（16），利用巡检机器人（17）按照预定的作业计划沿车间内导航线（16）自动行走，当巡检机器人（17）行至指定的电解槽（15）后，巡检机器人（17）内部设置的红外成像仪（5）和激光分析仪（3）按照预定的测试要求，对电解槽（15）的槽况进行数据采集，且采集的数据经巡检机器人（17）内部设置的工控机（7）预处理后，通过移动互联网信号发送器（8）将数据实时发送至电解车间数据中心（19）。本发明能够提高铝电解生产管控的精细化程度与自动化水平，提高管理效率，减小人员技术与管理水平差异对铝电解生产带来的影响。

Description

一种铝电解槽槽况自动巡检方法及其装置

技术领域

本发明涉及铝电解生产操作日常过程自动测试电解质和铝液成分及电解质温度的技术领域，具体涉及一种铝电解槽槽况自动巡检方法及其所采用的巡检机器人。

背景技术

铝电解生产中，温度是电解生产中的重要技术条件，以电解质温度为例，其每变化10℃，影响电流效率1%~2%，电解质温度的波动直接影响了炉帮和伸腿情况，因此电解质温度的稳定是诸项技术条件稳定的前提，是温度管理的核心。但是目前我国铝电解生产还处于较粗况的水平，绝大多数操作还由人工完成。电解质温度的测量也不例外，在电解槽巡检过程中由参量工一人持热电偶或红外侧温枪测量，另一人记录数据，每天每槽测一次电解质温度，所有数据人工记录后再由技术人员录入到电脑中，测量和记录的工作量比较大，并且测量误差大、录入过程也容易造成笔误及滞后。连续性差及不能实时对数据进行比较分析等缺点，已不能适应大型铝电解槽生产的需要。

另一方面电解的化验不仅在电解铸造生产中起着重要的作用，同时是铝产品销售的保障。原铝液的化验可以给电解生产的情况提供准确及时的分析数据，根据这些数据电解厂可以及时的了解槽况，及时对生产作出调整。同时化验结果也是每天出铝作业中抬包的排包次序的重要依据。

但是目前传统的化验是人工做样、化验、化验结果记录、分析、判级、出报告在上传，由于试样量巨大，化验工作量大过程耗时多，试样的数据量十分巨大，在人工录入操作过程中笔误的可能性较大，而且人力物力方面的花费相对来说也越大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝电解槽槽况自动巡检方法及其所采用的巡检机器人，以实现电解槽的日常巡检及化验自动化操作、高效管理和资源的高效使用，大幅度减少工作量和人工失误，降低工作强度，缩短化验时间极大的提高劳动效率。

本发明的技术方案是这样的：

本发明是一种铝电解槽槽况自动巡检方法，它用到了这样一种巡检机器人：该机器人包括作为载体的运输小车及用于识别车间内导航线的行走跟踪和定位装置；还包括用于数据采集的激光分析仪和红外成像仪、用于处理数据工控机及用于实时发送数据的移动互联网信号发送器；还包括用于识别电解槽上的智能卡的智能卡扫描器。激光分析仪和红外成像仪均设有定位机器臂，定位机器臂具有3个以上自由度。该机器人还包括用于自动识别阻碍运输小车行走的障碍物的雷达感应装置、用于自动识别电解槽火孔位置的火孔识别装置、两水平测量标尺及工具箱。

利用这种巡检机器人，本发明的这种自动巡检方法是这样的：它在电解厂房中设有车间内导航线，利用巡检机器人按照预定的作业计划沿车间内导航线自动行走，当巡检机器人行至指定的电解槽后，巡检机器人内部设置的红外成像仪和激光分析仪按照预定的测试要求，对电解槽的槽况进行数据采集，且采集的数据经巡检机器人内部设置的工控机预处理后，通过移动互联网信号发送器将数据实时发送至电解车间数据中心。

电解槽上贴有智能卡，巡检机器人上设有用于识别该智能卡的智能卡扫描器。激光分析仪的定位机器臂一具有3个以上自由度，在巡检机器人中的火孔识别装置自动识别火孔位置后，定位机器臂一自动调整激光分析仪的姿态，使其测试头对准电解槽火孔；红外成像仪的定位机器臂二具有3个以上自由度，在火孔识别装置自动识别火孔位置后，定位机器臂二自动调整红外成像仪的姿态，使其测试头对准电解槽火孔。

运输小车为电动无人驾驶小车，可按照预定的作业计划，沿导航线自动前进和后退，当智能卡扫描器识别到指定电解槽后，在指定位置停下；另外，雷达感应装置能自动识别阻碍运输小车行走的障碍物，发现障碍物后，运输小车自动停止行走，等待障碍物移除后再继续行走。

电解车间数据中心在获取工控机发来的数据和信息后，进行数据处理和分析，给出下料量、出铝量、槽控机控制、专家系统操作、生产排产、设备维护等决策，并通过智能终端以图形、图像、数据等方式传送给工作人员执行，或者发出控制指令给槽控机进行控制。

本发明的技术效果：本发明的这种铝电解巡检机器人装置能快速化验电解质、铝液的各项成分以及电解质温度，且直接利用信息集成平台，数据分析信息与生产管理系统、排产操作系统相结合，实现电解槽的高效生产、高效管理和资源的高效使用，降低运行成本，提高劳动生产效率。本发明能够提高铝电解生产管控的精细化程度与自动化水平，提高管理效率，减小化验操作人员人为失误对铝电解生产带来的影响。

采用铝电解槽槽况巡检机器人后，化验过程在电解槽巡检过程中实时采集，就地化验出结果，化验过程不需要做试样，化验过程也变得更加简洁更加高效，同时电解质的温度也自动采集；机器人的数据采集系统完全可以做到现场直接化验、自动检测电解质温度、化验测试数据记录、分析、判级、出报告集成一体，体统自动完成，使用统一的数据库通过无线网络可以实时上传信息，同时为生产部门、质检部门、工艺部门及物流部门等提供车间管理信息服务。

附图说明

图1是一种铝电解槽槽况巡检机器人结构示意图；

图2机器人在车间的布置示意图；

图3是一种铝电解槽槽况巡检机器人工作流图；

图4定位机器臂三方向自由度示意图；

附图标记说明：1-运输小车，2-行走跟踪及定位装置，3-激光分析仪，4-定位机器臂一，5-红外成像仪，6-定位机器臂二，7-工控机，8-移动互联网信号发射器，9-智能卡扫描器，10-雷达感应装置，11-火孔识别装置，12-两水平测量标尺，13-智能控制器，14-电解厂房，15-电解槽，16-车间内导航线，17-巡检机器人，18-无线网络，19-电解车间数据中心，20-专家操作知识库，21-生产管理系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，图1展示了本发明巡检机器人的结构示意图，从图中可以看出，本发明机器人包括以下部分：运输小车1及行走跟踪和定位装置2、激光分析仪3及其定位机器臂一4、红外成像仪5及定位机器臂二6、工控机7、移动互联网信号发送器8、智能卡扫描器9、雷达感应装置10和火孔识别装置11、两水平测量标尺12及工具箱22。

如图1所示，两水平测量标尺12及放置两水平测试杆的工具箱22，跟车的操作人员在每台槽前用两水平测试杆人工放入火孔测量，并放置水平测量标尺12自动读数并记录。对电解槽15的两水平采集的数据经巡检机器人17内部设置的工控机7预处理后，通过移动互联网信号发送器8将数据实时发送至电解车间数据中心19。测量完毕后工具放入工具箱22。

如图2所示，图2为机器人在车间的布置示意图，它在电解厂房14中设有车间内导航线16，巡检机器人17按照预定的作业计划沿车间内导航线16自动行走，当巡检机器人17行至指定的电解槽15后，巡检机器人17内部设置的红外成像仪5和激光分析仪3按照预定的测试要求，对电解槽15的槽况进行数据采集，且采集的数据经巡检机器人17内部设置的工控机7预处理后，通过移动互联网信号发送器8将数据实时发送至电解车间数据中心19。

如图3所示，图3展示了本发明的机器人的工作流图，从图中可以看到，本发明的机器人设备能快速化验电解质、铝液的各项成分以及电解质温度，且数据直接传输到工控机信息集成平台内，对化验分析数据及电解质温度等重要数据信息进行再解析，给出槽控机控制、专家系统操作、生产排产、设备维护等决策，并通过智能终端以图形、图像、数据等方式传送给工作人员执行，部分指令下达到槽控机进行控制。

图4为定位机器臂的三个自由度移动方向示意图，激光分析仪3的定位机器臂一4在火孔识别装置11自动识别火孔位置后，自动调整激光分析仪3的姿态，使其测试头对准电解槽火孔；红外成像仪5定位机器臂二6具有3个以上自由度，在火孔识别装置11自动识别火孔位置后，自动调整红外成像仪5的姿态，使其测试头对准电解槽火孔。

下面分别就电解质和铝液成分现场化验和电解质温度自动成像技术两个方面进行说明。

为实现巡检机器人17行走和定位，本发明开发了运输小车1，并在电解厂房14的地面设置有运输小车1行走的车间内导航线16，每台电解槽15上贴有智能卡（如：RFID），运输小车1通过行走跟踪和定位装置2沿车间内导航线16行走，并通过智能卡扫描器9识别特定电解槽15上的智能卡（如：RFID），在指定位置停下。

巡检机器人17到位后，激光分析仪3的定位机器臂一4，按照预定的测试要求，使用激光分析仪3测试头浸入被测目标电解槽15内部读取电解质及铝液数据并记录；机柜分析系统对处理探头收集回来光谱信号、传感器检测，同时探头提供压缩空气、氩气等气流支持。并记录的数据进行分析，对出铝量、下料量等进行决策，并将决策信息通过无线网络18发至电解车间数据中心19。

为实现电解质自动测温，巡检机器人17到位后机器人的定位机器臂，按照预定的测试要求，将红外测试头对准电解槽15设定部位，读取数据并记录。数据直接进入机柜。

同时电解车间数据中心19对化验分析数据及电解质温度等重要数据信息进行再解析，结合专家操作知识库20、生产管理系统21给出槽控机控制、专家系统操作、生产排产、设备维护等决策，并通过智能终端以图形、图像、数据等方式传送给工作人员执行，部分指令下达到槽控机进行控制。

实施例1：

本发明是这样实施的，巡检机器人17包括运输小车1及行走跟踪和定位装置2，运输小车1根据电解厂房14地面设置的行走定位装置，如车间内导航线16，在通过智能卡扫描器9，扫描到电解槽15上的智能卡信息进行定位。定位信息进入工控机7，运输小车1停止，用于检测电解槽中电解质和铝液的化验分析数据的激光分析仪3将现场检测的化验数据传入工控机7和电解质自动测温红外成像仪5，巡检机器人17到位后机器人的定位机器臂，按照预定的测试要求，将红外测试头对准电解槽设定部位，读取数据并记录。数据直接进入工控机7。同时铝电解槽槽况巡检机器人17的数据中心对化验分析数据及电解质温度等重要数据信息进行再解析，给出槽控机控制、专家系统操作、生产排产、设备维护等决策，并通过智能终端以图形、图像、数据等方式传送给工作人员执行，部分指令下达到槽控机进行控制。

运输小车1为电动无人驾驶小车，可按照预定的作业计划，沿导航线自动前进和后退，当智能卡扫描器9识别到指定电解槽后，在指定位置停下；另外，雷达感应装置10能自动识别阻碍运输小车1行走的障碍物，发现障碍物后，运输小车1自动停止行走，等待障碍物移除后再继续行走或人工按钮使运输小车1横向躲避障碍物。

本发明能够提高铝电解生产管控的精细化程度与自动化水平，提高管理效率，减小人员技术与管理水平差异对铝电解生产带来的影响。

当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铝电解槽槽况自动巡检方法，其特征在于：它在电解厂房（14）中设有车间内导航线（16），利用巡检机器人（17）按照预定的作业计划沿车间内导航线（16）自动行走，当巡检机器人（17）行至指定的电解槽（15）后，巡检机器人（17）内部设置的红外成像仪（5）和激光分析仪（3）按照预定的测试要求，对电解槽（15）的槽况进行数据采集，且采集的数据经巡检机器人（17）内部设置的工控机（7）预处理后，通过移动互联网信号发送器（8）将数据实时发送至电解车间数据中心（19）。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽槽况自动巡检方法，其特征在于：所述电解槽（15）上贴有智能卡，巡检机器人（17）上设有用于识别该智能卡的智能卡扫描器（9）。

3.根据权利要求2所述的铝电解槽槽况自动巡检方法，其特征在于：激光分析仪（3）的定位机器臂一（4）具有3个以上自由度，在巡检机器人（17）中的火孔识别装置（11）自动识别火孔位置后，定位机器臂一（4）自动调整激光分析仪（3）的姿态，使其测试头对准电解槽火孔；红外成像仪（5）的定位机器臂二（6）具有3个以上自由度，在火孔识别装置（11）自动识别火孔位置后，定位机器臂二（6）自动调整红外成像仪（5）的姿态，使其测试头对准电解槽火孔。

4.根据权利要求2所述的铝电解槽槽况自动巡检方法，其特征在于：所述巡检机器人（17）包括运输小车（1），运输小车（1）为电动无人驾驶小车，用于实现按照预定的作业计划，沿车间内导航线（16）自动前进和后退，当智能卡扫描器（9）识别到指定电解槽（15）后，在指定位置停下；巡检机器人（17）的雷达感应装置（10）自动识别阻碍运输小车（1）行走的障碍物，发现障碍物后，运输小车（1）自动停止行走，等待障碍物移除后再继续行走。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的铝电解槽槽况自动巡检方法，其特征在于：电解车间数据中心（19）在获取工控机（7）发来的数据和信息后，进行数据处理和分析，给出决策，并通过智能终端传送给工作人员执行，或者发出控制指令给槽控机进行控制。

6.一种铝电解槽槽况巡检机器人，其特征在于：它包括作为载体的运输小车（1）及用于识别车间内导航线（16）的行走跟踪和定位装置（2）；它还包括用于数据采集的激光分析仪（3）和红外成像仪（5）、用于处理数据工控机（7）及用于实时发送数据的移动互联网信号发送器（8）；它还包括用于识别电解槽（15）上的智能卡的智能卡扫描器（9）。

7.根据权利要求6所述的铝电解槽槽况巡检机器人，其特征在于：所述激光分析仪（3）和红外成像仪（5）均设有定位机器臂，定位机器臂具有3个以上自由度。

8.根据权利要求6所述的铝电解槽槽况巡检机器人，其特征在于：它还包括用于自动识别阻碍运输小车（1）行走的障碍物的雷达感应装置（10）、用于自动识别电解槽火孔位置的火孔识别装置（11）、两水平测量标尺（12）及工具箱（22）。